Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) – это сердце большинства современных автомобилей, и их эффективность напрямую влияет на экономию топлива и экологические показатели. Несмотря на то, что технологии продолжают развиваться, базовые принципы работы ДВС остаются неизменными. В этой статье мы рассмотрим три основных цикла работы двигателей: ОТТО, АТКИНСОН и МИЛЛЕР. Поймем, в чем заключаются их отличия и какие преимущества и недостатки они имеют.
Циклы работы двигателей.
Цикл ОТТО.
Цикл ОТТО – это стандартный принцип работы бензиновых двигателей, который используется в 60-65% современных автомобилей. Этот четырехтактный двигатель включает в себя следующие этапы:
1. Впуск: открытие впускного клапана для подачи свежей воздушно-топливной смеси.
2. Сжатие: поршень поднимается, сжимая смесь, при этом оба клапана закрыты.
3. Рабочий ход: свеча зажигания инициирует воспламенение смеси, и сгоревшие газы толкают поршень вниз.
4. Отвод отработанных газов: поршень поднимается, выталкивая сгоревшие газы через открытый выпускной клапан.
Цикл ОТТО обеспечивает стабильную работу двигателя при различных оборотах, однако его КПД не превышает 20-25%.
Цикл АТКИНСОНА
Джеймс АТКИНСОН модифицировал цикл ОТТО в 1886 году, чтобы повысить эффективность двигателя. Он изменил соотношение времен тактов, что позволило увеличить рабочий ход за счет усложненной конструкции. Основные характеристики цикла АТКИНСОНА:
------ Все четыре такта происходят за одно вращение коленчатого вала.
------- Длина хода поршня на такте впуска и выпуска больше, чем на тактах сжатия и рабочего хода.
Преимущества этого цикла включают высокую экономию топлива и меньший уровень шума. Однако конструкция двигателя оказывается сложной и громоздкой, что ограничивает его применение.
Цикл МИЛЛЕРА.
Ральф МИЛЛЕР, продолжая идеи АТКИНСОНА, в 1947 году предложил новый подход к конструкции ДВС. Он использовал стандартный двигатель ОТТО, но изменил такт сжатия, сокращая его за счет такта впуска. Это позволило достичь следующих результатов:
Воздушно-топливная смесь сжимается меньше, чем в двигателе ОТТО, что повышает степень расширения.
Уменьшаются насосные потери, что делает процесс сжатия более эффективным.
Цикл МИЛЛЕРА обеспечивает экономию топлива и эластичность работы, но может страдать от снижения мощности на высоких оборотах.
В чем же разница?
Чтобы подвести итог, можно выделить ключевые отличия между тремя циклами:
ОТТО: стандартный принцип работы, высокий уровень распространенности, но невысокий КПД.
АТКИНСОН: более эффективный, но сложный и громоздкий в конструкции, с низким крутящим моментом на малых оборотах.
МИЛЛЕР: обеспечивает экономию топлива и эластичность, но может терять мощность на высоких оборотах.
Циклы работы двигателей внутреннего сгорания ОТТО, АТКИНСОНА и МИЛЛЕРА представляют собой различные подходы к повышению эффективности и производительности. Каждый из них имеет свои уникальные преимущества и недостатки, что делает их актуальными в различных условиях эксплуатации. Понимание этих различий поможет лучше оценивать современные технологии и выбирать оптимальные решения для автомобилей, учитывая их особенности и потребности.